[分享]隧道初期⽀护施⼯⽅法及⼯艺详解
沈阳师范大学商学院
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隧道初期⽀护由挂钢筋⽹、喷射混凝⼟、格栅/型钢拱架、拱部中空锚杆和边墙砂浆锚杆组成。 初期⽀护施⼯程序见图：
1.砂浆锚杆
砂浆锚杆施⼯⼯艺流程见图。
普通砂浆锚杆采⽤螺纹钢筋现场制做，长度根据围岩状况及设计确定，间距不⼤于杆长的⼆分之⼀，系统锚杆呈梅花形布置。砂浆锚杆采⽤锚杆台车、锚杆钻机或风动凿岩机钻孔，机械配合⼈⼯安装锚杆，
⽔泥砂浆终凝后安设孔⼝垫板。钻孔直径⼤于锚杆直径15mm，然后采⽤砂浆锚杆专⽤注浆泵往钻孔内压注早强⽔泥浆，砂浆配合⽐（质量⽐）砂灰⽐宜为1:1～1：2，⽔灰⽐宜为0.38～0.45），早强⽔泥采⽤硫铝酸盐早强⽔泥，并掺早强剂。注浆开始或中途超过30min 时应⽤⽔润滑注浆管路；注浆孔⼝压⼒不得⼤于0.4MPa；注浆时注浆管要插⾄距孔底5～10cm处，随⽔泥浆的注⼊缓缓匀速拔出，随即迅速将杆体插⼊，锚杆杆体插⼊孔内的长度不得短于设计长度的95%。若孔⼝⽆砂浆溢出，要将杆体拔出重新注浆。
2 中空注浆锚杆
中空注浆锚杆施⼯⼯艺流程见图。
中空锚杆施⼯钻孔使⽤锚杆台车钻孔，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构⾯尽量垂直，钻孔直径φ42mm，钻孔深度⼤于锚杆设计长度10cm。中空注浆锚杆施⼯程序如下：
钻完孔后，⽤⾼压风吹净孔内岩屑；将锚头与锚杆端头组合，戴上垫⽚与螺母；将组合杆体送⼊孔内，直达孔底；将⽌浆塞穿⼊锚杆末端与孔⼝取平并与杆体固紧；锚杆末端戴上垫板，然后拧紧螺母；采⽤锚杆专⽤的螺杆式注浆泵往中空锚杆内压注⽔泥浆，⽔泥浆的配合⽐为： 1：0.3～0.4，注浆压⼒为1.2MPa ，⽔泥浆随拌随⽤。
喷射混凝⼟
喷射混凝⼟施⼯程序详见图：
喷混凝⼟采⽤湿喷技术，在洞外由混凝⼟拌和站拌好，通过混凝⼟搅拌运输车向洞内送料，空压机供风。
3 原材料要求
砂选⽤颗粒坚硬、⼲净的中、粗砂，符合国家⼆级筛分标准，细度模数⼤于2.5，含⽔率控制在5-7%；碎⽯选⽤坚硬耐久、最⼤粒径不⼤于15mm的碎⽯；⽔泥⽤普通硅酸盐⽔泥；使⽤的外加剂主要有减⽔剂、防⽔剂、速凝剂、膨胀剂及硅粉等。
ptv减⽔剂的主要作⽤是减少混凝⼟的⽤⽔量，提⾼早期强度，由于湿喷混凝⼟坍落度指标的要求，使⽔灰⽐较⼤，这样⽔泥⽔化后多余的⽔要蒸发，使喷层出现“⼲裂”现象，从⽽降低了喷层强度和抗渗性，因此在拌合混凝⼟时⼀般要掺⼊⾼
泥⽔化后多余的⽔要蒸发，使喷层出现“⼲裂”现象，从⽽降低了喷层强度和抗渗性，因此在拌合混凝⼟时⼀般要掺⼊⾼效减⽔剂，使湿喷混凝⼟在加⽔量较⼩的情况下，提⾼其和易性和流动性；防⽔剂在混凝⼟拌合物中能与⽔泥的⽔化产物作⽤⽣成不溶性凝胶，阻塞混凝⼟的⽑细管道，同时该凝胶所
产⽣的微膨胀性还可部分抵消混凝⼟硬化所产⽣的⼲缩；速凝剂的作⽤主要是当混凝⼟的料束粘到受喷⾯后必须尽快凝固，⼀⽅⾯可以防⽌由于混凝⼟物料的堆集⽽呈块状掉落，减少回弹量，从⽽增加喷层厚度，另⼀⽅⾯是为了发挥喷混凝⼟的早强作⽤，尽快形成⽀护能⼒，保证结构的安全，使⽤液态速凝剂；加⼊硅粉主要是提⾼混凝⼟的抗渗性和耐久性。
速凝剂、减⽔剂、粘稠剂等外加剂均选择质优、性能优良的产品。速凝剂在使⽤前，要做与⽔泥的相容性试验及⽔泥净浆凝结效果试验，使⽤中初凝时间应⼩于5min，终凝时间⼩于10min。
湿喷混凝⼟的施⼯⽅法
根据设计要求和地质围岩状况，喷射混凝⼟分为：素喷、锚喷、格栅联合锚⽹喷，均采⽤湿喷作业技术。
混凝⼟喷射机安装调试好后，在料⽃上安装振动筛（筛孔10mm），以避免超粒径⾻料进⼊喷射机；喷射前⾸先要对岩⾯进⾏修整，清除松动岩块，对个别⽋挖突出部分进⾏凿除、对个别超挖部分⽤喷射混凝⼟喷混补平；⽤⾼压⽔将岩⾯冲洗⼲净，对遇⽔易潮解的岩层，则⽤⾼压风清扫岩⾯；检查喷射机⼯作是否正常；要进⾏喷射试验，⼀切正常后可进⾏混凝⼟喷射⼯作。
混凝⼟喷射送风之前先打开计量泵（此时喷嘴朝下，以免速凝剂流⼊输送管内），以免⾼压混凝⼟拌
合物堵塞速凝剂环喷射孔；送风后调整风压，控制在0.15～0.2MPa之间，若风压过⼩，粗⾻料则冲不进砂浆层⽽脱落，风压过⼤将导致回弹量增⼤。可按混凝⼟回弹量⼤⼩、表⾯湿润易粘着⼒度来掌握。喷射压⼒根据喷射仪表反馈的信息及时调整风压和计量泵，控制好速凝剂掺量。
为保证喷射混凝⼟的厚度和质量，喷射混凝⼟分⼆次完成，即初喷和复喷。喷射混凝⼟以湿喷为主，含⽔量较⼤地段采⽤潮喷⼯艺。喷射料由洞外的混凝⼟拌和站拌和，混凝⼟输送车运输。
7的乘法口诀教学设计初喷在刷帮、顶后进⾏，喷射混凝⼟厚度4～125px，及早快速封闭围岩，放炮后由⼈⼯在渣堆上喷护。
复喷是在初喷混凝⼟层及加固后的围岩保护下，完成⽴拱架、挂⽹、锚杆⼯序的作业后进⾏的。采⽤湿喷⼯艺，由喷射机械⼿施⼯。采⽤湿喷⼯艺可以减⼩回弹量及粉尘，减少环境污染。
喷射混凝⼟分段、分⽚、分层进⾏，由下向上，从⽆⽔、少⽔向有⽔、多⽔地段集中，多⽔处安放导管将⽔排出。施喷时喷头与受喷⾯基本垂直，距离保持1.5～2.0m。设格栅钢架时，钢架与岩⾯之间的间隙⽤喷射混凝⼟充填密实，喷射顺序先下后上对称进⾏，先喷钢架与围岩之间空隙，后喷钢架之间，钢架应被喷射混凝⼟所覆盖，保护层不得⼩于
4cm。喷前先平受喷⾯的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前⾯半圈，绕圈直径约30c
m，⼒求喷出的混凝⼟层⾯平顺光滑。喷锚施⼯顺序见图。⼀次喷射厚度控制在拱部不得超过6cm，边墙不得超10cm，过每段长度不超过6m，喷射回弹物不得重新⽤作喷射混凝⼟材料。新喷射的混凝⼟按规定洒⽔养⽣。
战略石油储备回弹量的多少取决于混凝⼟的稠度、速凝剂的使⽤、喷射技术⾻料级配等多种因素。施⼯时要将边墙部分回弹率控制在15%以内，拱部回弹率控制在20%以下。施⼯前制定相应的作业指导书并在施⼯中根据实际情况不断完善。在实际⼯作中尽快摸索掌握有关⼯作风压、喷射距离、送料速度三者之间的最佳参数值，使喷射的混凝⼟密实、稳定、回弹最⼩。必要时，在混凝⼟中掺加硅粉或粉煤灰，以增加混凝⼟的和易性⽽减少回弹。
喷锚施⼯顺序图
4 钢筋⽹施⼯
钢筋⽹施⼯⼯艺流程图
钢筋⽹按照设计要求加⼯成⽅格⽹⽚，纵横钢筋相交处可点焊成块。钢筋⽹⼀般在初喷混凝⼟、锚杆完⼯之后安设，施⼯时运⾄⼯作⾯进⾏敷设，⽹⽚要紧贴初喷⾯，混凝⼟保护层厚度必须满⾜设计要求。⽹⽚与⽹⽚间、⽹⽚与锚杆间要焊接牢固。
技术要点
钢筋必须经试验检测性能合格；使⽤前要作钢筋除锈和去污处理；钢筋⽹节点与锚杆间采⽤电焊焊接牢固，⽹⽚间⽤铁丝扎紧或焊接，在喷射作业时不得⾛动；钢筋⽹铺设随混凝⼟初喷⾯起伏，并与壁⾯接触密实；复喷混凝⼟后，将钢筋⽹完全覆盖，钢筋⽹不得外露，⽽且要有3～5cm厚保护层。复喷后喷混凝⼟⾯应平整。
5 格栅/⼯字钢拱架施⼯
拱架⽀撑主要有⼯字钢拱架、格栅钢架两种形式。
格栅/⼯字钢拱架在洞外按设计加⼯成型，洞内安装在初喷混凝⼟之后进⾏，与定位系筋、锚杆联接。钢⽀撑间设纵向连接筋，拱架⽀撑间以喷混凝⼟填平。拱架⽀撑拱脚安放在牢固的基础上，架⽴时垂直隧道中线，当拱架⽀撑和围岩之间间隙过⼤时设置垫块，⽤喷混凝⼟喷填。
现场制作加⼯
拱架按设计要求预先在洞外结构件⼚加⼯成型。先将加⼯场地⽤C15混凝⼟硬化，按设计放出1：1的加⼯⼤样。放样时根据⼯艺要求预留焊接收缩余量及切割的加⼯余量。将格栅钢筋冷弯成形，要求尺⼨准确，弧形圆顺。
拱架架设⼯艺要求
为保证拱架⽀撑设在稳固的地基上，施⼯中在拱架⽀撑基脚部位预留0.15～0.2m原地基；架⽴拱架⽀撑时挖槽就位，软弱围岩地段在拱架⽀撑基脚处设锁脚锚杆和垫槽钢以增加基底承载⼒。
拱架⽀撑平⾯垂直于隧道中线，倾斜度不⼤于2°。拱架⽀撑的任何部位偏离铅垂⾯不⼤于125px。
为保证拱架⽀撑的稳定性、有效性，两拱脚处和两边墙脚处加设锁脚锚杆，锁脚锚杆由2～4根锚杆组成。
拱架⽀撑按设计位置安设，在安设过程中，当拱架⽀撑和初喷层之间有较⼤间隙时设骑马垫块，钢⽀撑与围岩（或垫块）之间的间隙不⼤于50mm。
为增强拱架⽀撑的整体稳定性，将拱架⽀撑与锚杆联接在⼀起。沿钢⽀撑设直径为ф22mm的纵向连接钢筋。
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为使拱架⽀撑准确定位，拱架⽀撑架设前均需预先打设定位系筋。系筋⼀端与拱架⽀撑联接在⼀起，另⼀端锚⼊围岩中0.5～1m并⽤砂浆锚固，当拱架⽀撑架设处有锚杆时尽量利⽤锚杆定位。
拱架⽀撑架⽴后尽快喷混凝⼟，并将拱架⽀撑全部覆盖，使拱架⽀撑与喷混凝⼟共同受⼒。喷射混凝
⼟先从拱脚或墙脚处向上喷射以防⽌上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）不密实，造成强度不够，拱脚（墙脚）失稳。付余楠楠
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